本發(fā)明涉及一種吸收反應設備，尤其是涉及一種豎管降膜吸收反應器。

背景技術(shù)：

吸收反應器作為一種高效節(jié)能設備，廣泛應用于化工、制冷、余熱回收等行業(yè)的生產(chǎn)中。目前市場中，最常見的吸收反應器主要為水平管降膜吸收反應器和豎直管降膜反應器（以下簡稱豎管降膜吸收反應器）。

豎管降膜吸收反應器中的管束為豎直的換熱管，換熱管內(nèi)走冷卻介質(zhì)，換熱管外的溶液通過布膜裝置在換熱管外壁均勻布膜，溶液呈降膜在換熱管的外壁流動。豎管降膜吸收反應器中的吸收反應是傳熱和傳質(zhì)相互耦合的過程：一方面，換熱管外壁的溶液降膜吸收殼體內(nèi)（殼程）的工藝氣體，來達到傳質(zhì)過程；另一方面，溶液降膜與工藝氣體發(fā)生反應是一個放熱過程，放出的熱量通過換熱管壁被換熱管內(nèi)的冷卻介質(zhì)帶走，實現(xiàn)傳熱的過程。

現(xiàn)有技術(shù)中的豎管降膜吸收反應器一般是在殼體的側(cè)面開有進液口，液體從進液口進入布液板，在布液板上形成一定液位后通過溢流，直接在換熱管外壁形成液膜，液膜在重力的作用下沿換熱管外壁向下流動，與殼程內(nèi)氣體進行反應，并通過換熱管內(nèi)的冷卻水進行傳熱，最終實現(xiàn)傳熱和傳質(zhì)的目的。這種結(jié)構(gòu)的豎管降膜吸收反應器往往存在偏流，布膜不均勻，甚至干壁的現(xiàn)象。

而吸收反應器反應換熱效率的高低很大程度上取決于吸收反應器中換熱管表面液膜的布膜效果和液膜的波動情況。布膜不均勻會影響殼程氣體的吸收，降低傳熱傳質(zhì)效率；干壁現(xiàn)象嚴重時，會導致?lián)Q熱管損壞，最終導致設備停產(chǎn)，甚至會造成安全事故，從而為企業(yè)帶來大量的經(jīng)濟損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種豎管降膜吸收反應器，可實現(xiàn)液膜的均勻分布和液膜的穩(wěn)定性。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種豎管降膜吸收反應器，包括上管箱、下管箱和殼體，殼體的上端與上管箱密封連接，殼體的下端與下管箱密封連接；殼體的上端設有上管板，殼體的下端設有下管板，在上管板和下管板上分別設有多個用于安裝換熱管的安裝孔，多根換熱管通過各自的安裝孔呈陣列豎直安裝在上管板與下管板之間，換熱管的外壁與相應的安裝孔之間為密封安裝，且換熱管的上端與上管箱相通，換熱管的下端與下管箱相通，其特征在于：上管箱設有冷卻介質(zhì)出口，下管箱設有冷卻介質(zhì)進口，在殼體的上部設有溶液進口，在殼體的內(nèi)部設有用于將溶液布設在換熱管外壁的布膜裝置，在殼體的下部設有溶液出口，在殼體上位于布液裝置的下方設有反應氣體進口；所述的布膜裝置包括從上到下依次固設在殼體內(nèi)壁的上布液板和下布液板，上布液板位于溶液進口的下方，在上布液板的上端面固定連接有筒狀的溢流板，在溢流板與殼體之間形成用于容納溶液的空間，上布液板位于溢流板內(nèi)部的部分均勻設有多個用于將溢流進來的溶液噴淋到下布液板去的布液孔，在上布液板和下布液板上分別設有供換熱管貫穿的上布液板管孔和下布液板管孔，下布液板管孔與相應的換熱管之間設有布膜環(huán)隙。

進一步地，在下布液板管孔的內(nèi)壁上沿圓周方向均勻設有至少兩個用于將換熱管居中定位的居中凸臺。

優(yōu)選地，所述的居中凸臺為3個。

進一步地，在換熱管的外壁上設有螺旋溝槽。

優(yōu)選地，所述的螺旋溝槽為多條，布置在換熱管與下布液板管孔相配合的位置和/或位于下布液板管孔上方的一段。

進一步地，所述的上布液板包括一個與殼體的內(nèi)壁相連接的環(huán)形連接板和設置在環(huán)形連接板下端面并與環(huán)形連接板可拆卸固定連接的圓形板，所述的溢流板設置在環(huán)形連接板的上端面，所述的布液孔設置在圓形板上。

進一步地，殼體的上端與上管箱之間以及殼體的下端與下管箱之間均為可拆卸連接。

進一步地，上管板的外徑以及下管板的外徑均大于殼體的外徑，殼體的上端通過上管板和設在上管箱外壁的連接凸起Ⅰ采用緊固件Ⅰ相連接；殼體的下端通過下管板和設在下管箱外壁上的連接凸起Ⅱ采用緊固件Ⅱ相連接。

進一步地，在殼體的外壁上還設有支耳。

進一步地，在殼體上還設有用于觀察殼體內(nèi)部液膜的視鏡。

有益效果：

根據(jù)本發(fā)明，布膜裝置采用上下兩塊布液板，在上布液板的上端固定連接筒狀的溢流板，可使溶液均勻流入上布液板；在上布液板上均設布液孔，不僅可使溶液在筒狀的溢流板內(nèi)部保持一定的液位，以保證在布膜的過程不會出現(xiàn)干壁的現(xiàn)象，而且均設的布液孔還可使得液體均勻流向下布液板，保證每個換向管均勻的溶液供應；在下布液板管孔與相應的換熱管之間設有布膜環(huán)隙，可使得溶液在換熱管外壁與下布液板管孔內(nèi)壁的約束下，均勻地從布膜環(huán)隙流下，在換熱管壁面呈膜狀流動，實現(xiàn)向換熱管的外壁均勻布膜的目的；

進一步地，在下布液板管孔內(nèi)均勻布設至少兩個居中凸起，可保證換熱管位于相應的下布液板管孔的中間部位，從而可在每個布膜環(huán)隙內(nèi)溶液流量一定的情況下，保證換熱管表面形成更加均勻的液膜；

更進一步，在換熱管的外壁設置螺旋溝槽，可增加溶液的擾動，減薄液膜的厚度，減小傳熱的阻力。

總之，本發(fā)明由于采用了上述布膜裝置，可以實現(xiàn)液膜均勻分布、成膜穩(wěn)定的目的，可避免干壁現(xiàn)象，大大提高了傳熱傳質(zhì)的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A-A視圖。

圖3為下布液板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中C處放大圖。

圖5為圖3中的B-B視圖。

圖中，1、冷卻介質(zhì)出口，2、上管箱，3、上管板，4、溶液進口，5、下布液板，501、下布液板管孔， 6、換熱管，601、螺旋溝槽，7、支耳，8、殼體，9、溶液出口，10、下管板，11、下管箱，12、冷卻介質(zhì)進口，13、視鏡，14、反應氣體進口，15、上布液板，15a、環(huán)形連接板，15b、圓形板，15b-1、上布液板管孔，15b-2、布液孔，16、溢流板，17、布膜環(huán)隙，18、居中凸臺，19、連接凸起Ⅰ，20、連接凸起Ⅱ。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步具體詳細的說明。

如圖所示，一種豎管降膜吸收反應器，包括上管箱2、下管箱11和殼體8。

殼體8的上端與上管箱2密封連接，殼體8的下端與下管箱11密封連接。

殼體的上端設有上管板3，殼體的下端設有下管板10，在上管板和下管板上分別設有多個用于安裝換熱管的安裝孔，多根換熱管6通過各自的安裝孔呈陣列豎直安裝在上管板3與下管板10之間，形成管束。

換熱管的外壁與相應的安裝孔之間為密封安裝，本實施例中，換熱管6與上管板3和下管板10焊接連接并同時實現(xiàn)密封。

換熱管6的上端與上管箱2相通，換熱管的下端與下管箱11相通，上管箱2設有冷卻介質(zhì)出口1，下管箱11設有冷卻介質(zhì)進口12，在殼體的上部設有溶液進口4，在殼體的內(nèi)部設有用于將溶液布設在換熱管6外壁的布膜裝置，在殼體8的下部設有溶液出口9，在殼體上位于布液裝置的下方設有反應氣體進口14。

所述的布膜裝置包括從上到下依次固設在殼體內(nèi)壁的上布液板15和下布液板5，上布液板15位于溶液進口4的下方，在上布液板15的上端面固定連接有筒狀的溢流板16，在溢流板16與殼體8之間形成用于容納溶液的空間，上布液板15位于溢流板16內(nèi)部的部分設有用于將溢流進來的溶液噴淋到下布液板5去的布液孔15b-2，在上布液板15和下布液板5上分別設有供換熱管6貫穿的上布液板管孔15b-1和下布液板管孔501，下布液板管孔501與相應的換熱管之間設有布膜環(huán)隙17。

為了保證每個換熱管6的液膜流量，布液孔15b-2為多個，且均勻分布在上布液板15上，布液孔15b-2的大小也優(yōu)選全部相同。

布液孔15b-2的排布方式可根據(jù)換熱管的布管型式來進行調(diào)整確定，布液孔15b-2的大小根據(jù)溶液流量來確定。

工作時，溶液經(jīng)溶液進口4進入到溢流板16與殼體8之間的空間，然后越過經(jīng)溢流板16溢流到溢流板16內(nèi)部的上布液板15，最后保持一定的液位；溶液同時從上布液板15上的布液孔15b-2 均勻噴淋到下布液板5上，然后經(jīng)由下布液板管孔501與相應的換熱管之間的布膜環(huán)隙17向下流動在換熱管6的外壁上形成液膜。

液膜吸收來自反應氣體進口14的反應氣體進行反應，釋放出的熱量通過換熱管壁加熱換熱管內(nèi)部來自下管箱11冷卻介質(zhì)進口12流入的冷卻介質(zhì)（可以是冷卻水或別的可做用冷卻的液體），被加熱的冷卻介質(zhì)通過上管箱2的冷卻介質(zhì)出口1排出，用于參加其它工序的反應等，反應后的溶液由殼體8上的溶液出口9排出。整個過程實現(xiàn)了流體的傳熱和傳質(zhì)的耦合。

為了進一步提高液膜的均勻性，在下布液板管孔501的內(nèi)壁上沿圓周方向均勻設有至少兩個用于將換熱管居中定位的居中凸臺18，從而可保證換熱管6在下布液板管孔501中處于中間位置，最終保證液膜在換熱管6上的厚薄均勻。

本實施方式設置的居中凸臺18為3個，3個居中凸臺的形狀和大小相一致，均為同一個空心圓柱段的一部分，居中凸臺的內(nèi)弧面與換熱管相對設置。

另外，在換熱管的外壁上還設有螺旋溝槽，以增加溶液的擾動，減薄液膜的厚度，減少傳熱阻力。

具體地，所述的螺旋溝槽可以為一條，也可以為多條；螺旋溝槽可沿整個換熱管的全長設置，也可僅在換熱管上某一段設置。

本實施方式中，所述的螺旋溝槽為多條，僅布置在換熱管6與下布液板管孔501相配合的位置（即位于布膜環(huán)隙17段的部位）和下布液板管孔上方的一段。

當然，螺旋溝槽設置在換熱管上任一段，或在換熱管上設置多段螺旋鉤槽，均在本發(fā)明構(gòu)思之內(nèi)。

螺旋溝槽的螺旋角可根據(jù)實際情況確定，優(yōu)選45°-75°，最好為60°。

在上述實施方式中，上布液板15結(jié)構(gòu)包括一個與殼體8的內(nèi)壁相連接的環(huán)形連接板15a和設置在環(huán)形連接板下端面并與環(huán)形連接板可拆卸固定連接的圓形板15b，所述的溢流板16設置在環(huán)形連接板15a的上端面，所述的布液孔15b-2設置在圓形板15b上。

采用這樣的上布液板結(jié)構(gòu)，便于拆裝和清洗維護。

實際操作中，上布液板15也可以是由環(huán)形連接板15a與圓形板15b一體制成的比圓形板15b更大的一塊圓形板。

本實施例中，殼體8的上端與上管箱2之間以及殼體8的下端與下管箱11之間均為可拆卸連接。

具體地，上管板3的外徑以及下管板10的外徑均大于殼體8的外徑，殼體8的上端通過上管板3和設在上管箱外壁的連接凸起Ⅰ19采用緊固件Ⅰ相連接；殼體8的下端通過下管板10和設在下管箱外壁上的連接凸起Ⅱ20采用緊固件Ⅱ相連接。

所述的緊固件Ⅰ與緊固件Ⅱ均可選用螺栓。

實際應用中，殼體8的上端于上管箱2以及殼體8的下端與下管箱11之間都可以通過焊接連接在一起。

在殼體8的外壁上還設有可用來作為支撐件，保證本發(fā)明安裝后的水平度的支耳7，支耳7也可用于起吊安裝的本發(fā)明。

在殼體8 上還設有用于觀察殼體液膜情況的視鏡13。

本發(fā)明，筒形的溢流板保證了溶液均勻流入上布液板；上布液板上的均布的布液孔保證了每個換熱管的液膜流量；布膜環(huán)隙的設置保證了液體下布液板管孔壁與換熱管外壁的約束，在換熱管壁面呈膜狀流動；居中凸臺保證了換熱管的居中；多通道螺旋溝槽，增加了溶液的擾動，減薄液膜的厚度，減少傳熱阻力。